CN104437084B - 一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法，将船舶内燃机尾气收集后，输入水冷塔冷却，冷却后的气体输入脱硫塔，在脱硫塔中加入有氢氧化钠溶液，脱硫后的气体输入电晕催化反应器，经过电晕催化反应器等离子放电催化氧化后的气体输入脱硝塔，脱硝塔中加入有亚硫酸钠溶液，脱硝后的部分气体排出。本发明还提供了实现上述方法的装置。本发明采用钠碱法脱除二氧化硫，采用电晕催化以及亚硫酸钠法脱除氮氧化物，通过采用脱硫所产生的亚硫酸钠还原经电晕催化后的烟气，从而达到脱硫脱硝并减少原料以及废弃物的装载量的目的。

Description

一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法
技术领域
本发明属于化工领域，尤其涉及一种脱硫脱硝方法，具体来说是一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法。
背景技术
随着国际贸易和船舶运输的发展，以石油产品为燃料的船舶废气排放对当前的污染越来越严重。据挪威向国际海事组织提供的资料表明，每年全球海上船舶排放的颗粒污染物总量相当于全球汽车所排放颗粒污染物的一半，全球每年排放的氮氧化物气体中30％来自海上船舶，硫氧化物气体中约占世界排放总量的4％。船舶大气污染已经到了不容忽视的地步，特别是在港口、海峡和一些航线密集、船舶流量大的海区，船舶排放的废气甚至成为该地区的主要污染源。随着世界各国对环境保护的日趋重视，船舶废气排放物的污染也引起人们越来越大的关注。
硫氧化物脱除的主要方法有氨法、有机胺法、湿式钙法、钠碱法、柠檬酸盐法等。氮氧化物脱除的主要方法有选择性催化还原法、选择性非催化还原法、非选择性催化还原法等。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法，所述的这种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法要解决现有技术中的脱硫脱硝方法工艺复杂、成本高的技术问题。
本发明一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法，包括如下步骤：
1)将船舶内燃机尾气收集后，输入水冷塔冷却，冷却后的气体通过管道输入脱硫塔，脱硫塔的温度控制在20-60℃，在脱硫塔中加入有氢氧化钠溶液，所述的氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为5-10％；
2)脱硫后的气体输入到一个电晕催化反应器中，电晕催化反应器的温度控制在60-100℃；
3)脱硫后的液体输入晶化釜，通过晶化釜干燥晶化处理后再通过离心机处理后得到亚硫酸钠；
4)经过电晕催化反应器等离子放电催化氧化后的气体输入脱硝塔，脱硝塔中的温度控制在50-70℃，脱硝塔中加入有亚硫酸钠溶液，亚硫酸钠溶液的浓度在20～35％之间，加入的亚硫酸钠溶液的质量是NaOH溶液的2～4倍，脱硝后的气体排出；
5)脱硝后的液体输入到一个曝气池中，把N2从Na2SO4水溶液分离出来，然后排出。
进一步的，在脱硫塔中还加入有碳酸钠溶液，所述的碳酸钠溶液的质量百分比浓度为10～20％，所述的碳酸钠溶液的加入量是NaOH溶液质量的5～15％。
进一步的，在脱硫塔中还加入有阻氧剂，所述的阻氧剂的加入量是NaOH溶液质量的5～15％。
本发明还提供了一种实现上述船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法的装置，包括一个水冷塔，还包括一个脱硫塔、电晕催化反应器和脱硝塔，所述的脱硫塔的一侧通过冷水塔和一个尾气输送管道连接，所述的脱硫塔的另外一侧和一个电晕催化反应器连接，所述的电晕催化反应器和一个脱硝塔连接，所述的脱硫塔的底部和一个晶化釜连接，所述的晶化釜还和一个离心机连接，所述的脱硝塔的底部和一个曝气池连接。
进一步的，所述的晶化釜还和所述的曝气池连接。
进一步的，所述的晶化釜通过一个输送管道和所述的脱硝塔连接，所述的输送管道上面设置有一个输送泵。
本发明的脱硫过程是采用NaOH溶液作为吸收液，吸收内燃机尾气中的SO2，，发生的反应有：
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2 O
2NaOH+CO2→Na2CO3+H2 O
3Na2SO3+NO2+NO→N2+3Na2SO4
NaSO3+SO2+H2O→2NaHSO3
NaCO3+CO2+H2O→2NaHCO3
为了抑制Na2CO3以及NaHCO3的生成，吸收液中配入Na2CO3并加入阻氧剂苯二胺，防止尾气中的氧气将亚硫酸钠氧化生成硫酸钠。
本发明的脱硝过程是先采用电晕催化反应器，破坏分子化学键和产生臭氧，加Ni丙烯催化剂，通过等离子放电催化氧化NO为NO2，再由亚硫酸钠溶液氧化生成N2，发生的反应有：
3Na2SO3+NO2+NO→N2+3Na2SO4
为提高电晕催化反应效率，本发明采用电晕催化反应器是将电晕催化与光催化耦合，催化剂喷涂电介质表面。将电晕催化与均相催化氧化耦合，采用针状电极作为内电极，将丙烯等催化剂通入放电间隙。将电晕催化与非均相催化氧化耦合，将催化剂喷涂在蜂窝陶瓷上，以增大气固相界面并满足高气速要求。
本发明考虑到船舶内燃机尾气的特定对象，不使用含氮原料以免增加脱硝成本，故采用钠碱法脱除二氧化硫，采用电晕催化以及亚硫酸钠法脱除氮氧化物，通过采用脱硫所产生的亚硫酸钠还原经电晕催化后的烟气，从而达到脱硫脱硝并减少原料以及废弃物的装载量的目的。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明未采用含氮的原料，脱硫产物亚硫酸钠可以用于脱硝，节省原料成本，减少原料装载量。脱硫脱硝产物经曝气后为硫酸钠，经简单处理可直接排放，减少废弃物的装载量。
附图说明
图1是本发明的一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法，包括如下步骤：
1)将船舶内燃机尾气收集后，输入水冷塔冷却，冷却后的气体通过管道输入脱硫塔，脱硫塔的温度控制在20-60℃，在脱硫塔中加入有氢氧化钠溶液，所述的氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为5-10％；
2)脱硫后的气体输入到一个电晕催化反应器中，电晕催化反应器的温度控制在60-100℃；
3)脱硫后的液体输入晶化釜，通过晶化釜干燥晶化处理后再通过离心机处理后得到亚硫酸钠；
4)经过电晕催化反应器等离子放电催化氧化后的气体输入脱硝塔，脱硝塔中的温度控制在50-70℃，脱硝塔中加入有亚硫酸钠溶液，亚硫酸钠溶液的浓度在20～35％之间，加入的亚硫酸钠溶液的质量是NaOH溶液的2～4倍，脱硝后的气体排出；
5)脱硝后的液体输入到一个曝气池中，把N2从Na2SO4水溶液分离出来，然后排出。
进一步的，在脱硫塔中还加入有碳酸钠溶液，所述的碳酸钠溶液的质量百分比浓度为10～20％，所述的碳酸钠溶液的加入量是NaOH溶液质量的5～15％。
进一步的，在脱硫塔中还加入有阻氧剂，所述的阻氧剂的加入量是NaOH溶液质量的5～15％。
进一步的，在脱硫塔中还加入有碳酸钠溶液，所述的碳酸钠溶液的质量百分比浓度为10～20％，所述的碳酸钠溶液的加入量是NaOH溶液质量的5～15％。
进一步的，在脱硫塔中还加入有阻氧剂，所述的阻氧剂的加入量是NaOH溶液质量的5～15％。
本发明还提供了一种实现上述船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法的装置，包括一个冷水塔1、一个脱硫塔2、电晕催化反应器3和脱硝塔4，所述的脱硫塔的一侧通过冷水塔1和一个尾气输送管道连接，所述的脱硫塔的另外一侧和一个电晕催化反应器3连接，所述的电晕催化反应器和一个脱硝塔连接，所述的脱硫塔的底部和一个晶化釜5连接，所述的晶化釜还和一个离心机7连接，所述的脱硝塔的底部和一个曝气池6连接。
进一步的，所述的晶化釜还和所述的曝气池6连接。
进一步的，所述的晶化釜通过一个输送管道和所述的脱硝塔连接，所述的输送管道上面设置有一个输送泵。
具体的工艺条件：
脱硫：反应温度控制在20-60℃，采用电阻温度计测量；反应压力为0.101MPa。
电晕催化：反应温度控制在60-100℃，采用电阻温度计测量；反应压力为常压0.101MPa。
脱硝反应：反应温度控制在50-70℃，采用电阻温度计测量；反应压力为常压0.101MPa。
通过实验，得到如下结论：
脱硫：对于燃烧低硫油和高硫油，本工艺都可以满足脱除要求，其中对于燃烧含硫量1％的燃油，脱硫后相当于燃烧含硫量为0.06％的燃油；对于燃烧含硫量4.5％的燃油，脱硫后相当于燃烧含硫量为0.07％的燃油。
脱硝：在丙烯协同作用下，电晕催化效率较高，吸收塔脱硝率可以达到85％以上，可以满足排放控制要求。

Claims (6)

1.一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法，其特征在于包括如下步骤：
将船舶内燃机尾气收集后，输入水冷塔冷却，冷却后的气体通过管道输入脱硫塔，脱硫塔的 温度控制在20-60℃,在脱硫塔中加入有氢氧化钠溶液，所述的氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为5-10%；
脱硫后的气体输入到一个电晕催化反应器中，电晕催化反应器的温度控制在60-100℃；
脱硫后的液体输入晶化釜，通过晶化釜干燥晶化处理后再通过离心机处理后得到亚硫酸钠；
经过电晕催化反应器等离子放电催化氧化后的气体输入脱硝塔，脱硝塔中的温度控制在50- 70℃,脱硝塔中加入有亚硫酸钠溶液，亚硫酸钠溶液的浓度在20~35%之间，加入的亚硫酸钠溶液的质量是NaOH 溶液的2~4倍，脱硝后的气体排出；
脱硝后的液体输入到一个曝气池中，把N2从 Na2SO4水溶液分离出来，然后排出。
2. 根据权利要求1所述的一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法，其特征在于：在脱硫塔中还 加入有碳酸钠溶液，所述的碳酸钠溶液的质量百分比浓度为10~20%,所述的碳酸钠溶液的 加入量是NaOH溶液质量的5~15%。
3. 根据权利要求1所述的一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法，其特征在于：在脱硫塔中还 加入有阻氧剂，所述的阻氧剂的加入量是NaOH溶液质量的5~15%。
4. 实现权利要求1所述的一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法的装置，包括一个水冷塔，其特征在于：还包括一个脱硫塔、电晕催化反应器和脱硝塔，所述的脱硫塔的一侧通过冷水塔 和一个尾气输送管道连接，所述的脱硫塔的另外一侧和一个电晕催化反应器连接，所述的电 晕催化反应器和一个脱硝塔连接，所述的脱硫塔的底部和一个晶化釜连接，所述的晶化釜还 和一个离心机连接，所述的脱硝塔的底部和一个曝气池连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的晶化釜还和所述的曝气池连接。
6. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的晶化釜通过一个输送管道和所述的脱 硝塔连接，所述的输送管道上面设置有一个输送泵。
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